安全人机工程学 教学课件 作者 王保国 46.ppt

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1、第六章机的特性研究及其数学模型6.1机的可操作性以及机的动力学特性分析6.1.1易操作性的三个特征稳定性快速性准确性人－机－环境系统示意图6.1.2机的特性描述及其机的动力学特性分类线性定常系统，一般用传递函数表达为机的动力学特性一般应在二阶积分特性之内。因此，机的动力学特性可以简化为以下六类主要基本特性：1.比例特性比例特性的传递函数为这里K为常数，称为放大系数，比例特性又称作放大特性，这时它的输出量与输入量成比例，其传递函数是一个常数。2.惯性特征惯性特征也称作滞后特性或非周期特性，其传递函数为式中K为常数，称放大系数；T为

2、时间常数3.一阶积分特性一阶积分特性的传递函数为式中K为常数，称为放大系数；一阶积分特性的输出量为输入量的积分。4.一阶惯性－积分特性一阶惯性－积分特性的传递函数为这里K为常数，称为放大系数；T为时间常数。一阶惯性－积分特性的输出量为被滞后了的输入量的积分。5.二阶积分特性二阶积分特性的传递函数为这里K为常数，称为放大系数；二阶积分特性的输出量为输入量的二次积分。6.不稳定惯性－积分特性不稳定惯性特性的传递函数为式中K为常数，称为放大系数；T为时间常数。需要强调的是，实际应用中的机是非常复杂的。以飞行器为例：飞行器常被视为理想刚体（即

3、忽略了弹性变形、旋转部件、燃料流动和晃动的影响），它在大气层的运动具有6个自由度，6个动力学方程，这就是通常说的飞行器一般动力学模型，它是一组非线性微分方程组。为便于分析各种因素对飞行器动态特性的影响，常要引入“小扰动”假设，也就是将微分方程线化。6.2.1机的易维护性的设计原则便于维护维护时间要短维护费用低要有预防维护差错的措施维护作业应满足人的要求满足与维护有关的可靠性与安全性的要求尽量降低对维护人员的要求便于维护应给维护提供适当的、可达性的操作空间和工作部位主要包括：a.根据系统、设备、组件的可靠性作出维护频率预测，据此进行设备

4、、组件的可达性布置；b.设备、系统的检查窗口、测试点、检查点、润滑点以及燃油、液压等系统的维护点都要布局在便于接近的位置；c.在机的总体布局时，应给维护人员提供拆装设备、组件的维护空间；d.系统、分系统、设备、组件应尽量采用专舱布局，各专舱中的设备及组件应尽量单层排列。需维护的设备、部件应具有互换性，要尽量采用标准件，其中包括：a.在设计系统、设备、组件和零件时要根据维修条件提供合理的使用容差；维护中需要更换时，应保证其物理（机构、外形、材料）上和功能上的互换性；b.结构部件以及非永久性紧固连接的装配件，都应具有互换性；c.不同工厂生

5、产的相同型号的产品，必须具有良好的功能与安装互换性。6.2.3有效性特征量简介有效度函数可能有四种形式：瞬时有效度（InstantaneousAvailability）平均有效度（MeanAvailability）稳态有效度（SteadyAvailability）固有有效度（InherentAvailability）瞬时、任务、稳态有效度之间的关系6.3机的本质可靠性6.3.1本质可靠性的定义机的本质可靠性是指在任何一个人－机－环境系统中，在特定的使用“环境”下，“机”（包括机器或过程）的设计要具有从根本上防止人的操作失误所引起的人－

6、机－环境系统功能失常或导致人身伤害事故发生的能力。本质可靠性与可靠性间的关系图6.3.2本质可靠性的设计方法1.连锁设计2.“唯一性”设计3.“允许差错”设计4.“自动化”设计5.“差错显示”设计6.“保护性”设计